江西农业大学黄路生院士团队重磅成果再发Science！

妊娠期母体心脏如何适应巨大的生理负荷？胎儿生长受限为何发生？这些问题长期困扰着科学家，因为难以获取健康孕妇的心脏组织和胎儿样本。如今，一项利用猪模型开展的大规模单细胞研究，为解答这些问题提供了全新视角。

2026年3月26日，江西农业大学黄路生院士团队在国际顶级期刊《Science》上发表题为《Family single-cell atlases reveal pig pregnancy and fetal growth restriction critical cell types》的研究论文。研究团队构建了包含一头怀孕母猪及其胎猪共计234个组织的“全家桶式”（All-from-one）猪单细胞时空图谱，覆盖256万个细胞，并在此基础上揭示了妊娠期心脏适应性重塑的细胞机制，以及胎盘中氨基酸转运障碍导致胎儿生长受限的分子通路。

研究团队从一头怀孕母猪和它的雄性胎猪身上分别采集了119个和115个组织，在16小时内完成所有样本的消化和解离，构建了涵盖全身主要器官的单细胞图谱。通过对2.56万个细胞的分析，他们鉴定出76种主要细胞类型和412种内皮细胞亚型。令人意外的是，内皮细胞在脑与外周器官之间表现出显著的增殖、免疫和代谢差异。这一数据集还为识别组织细胞类型特异性转录因子提供了重要资源。

在分析内皮细胞时，研究人员发现脑组织中免疫相关基因如SLA-DRA和CD36的表达显著低于外周组织。这种低免疫状态可能正是血脑屏障维持免疫特权的关键机制。此外，脑内皮细胞中趋化因子CXCL12的表达模式与外周截然不同，提示其在神经发育中可能具有特殊功能。

为了解妊娠期心脏的适应性变化，团队分析了非妊娠期、妊娠晚期和产后母猪的心脏样本。结果显示，妊娠晚期心肌细胞中脂肪酸氧化相关基因上调，而糖酵解基因下调。更关键的是，他们发现了一种妊娠期富集的毛细血管内皮细胞亚型Cap2。这类细胞高表达脂肪酸转运基因，低表达葡萄糖转运基因，其丰度在妊娠期显著增加，产后恢复正常。这一发现揭示了妊娠期母体心脏通过改变能量底物利用来满足增高的代谢需求。

针对胎儿生长受限，研究团队利用同一窝中存在正常体重和生长受限胎猪的特点，发现生长受限胎猪的滋养层细胞中两种氨基酸转运蛋白SLC1A5和SLC38A2的表达显著降低。相应的，胎猪血清中亮氨酸水平下降。通过单细胞核测序，他们发现生长受限胎猪的肌肉中一类特定II型肌纤维亚型比例减少。

进一步的体外实验证实，在滋养层类器官中敲低SLC1A5或SLC38A2会显著减少亮氨酸摄取。在肌源性祖细胞和肌肉类器官中，低亮氨酸条件抑制细胞增殖和分化，减少II型肌纤维形成。通过在孕期母猪和孕鼠中进行亮氨酸补充实验，研究团队证实产后补充亮氨酸能部分恢复胎儿体重和肌纤维发育，但恢复程度受干预时机影响。

最后，通过跨物种比较分析，研究团队发现猪、人、小鼠在免疫细胞、上皮细胞、基质细胞和脑细胞等关键细胞类型上具有高度保守的基因表达程序。人心脏中也存在与猪Cap2相似的毛细血管内皮细胞亚型，人滋养层细胞同样高表达SLC1A5和SLC38A2，而人胎儿肌肉中也存在与猪生长受限相关的II型肌纤维相似亚型，表明这些发现在人类中具有潜在的转化价值。

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